徐双敏，李曼弯，董春燕，李艳妮，王颖臻，杨艳华**

(1.昆明学院化学化工学院，云南 昆明 650214；2.红河州蒙自第一高级中学，云南 红河 661100)

植物是大自然的产物，与人类生活息息相关。植物不仅为人类提供能量、美化环境，还可以作为本草，救死扶伤，是人类的瑰宝。在《神农本草经》中就记载了365种植物的疗效，并根据植物的性能功效分为：上药、中药、下药三类[1]，即化学物质分类中的树状分类法。《神农本草经》中“药物配伍”更是对化学知识的直接应用，如药物的性质、促进或抑制药效、药物融合产生新物质是否有毒等。从原始时代人们使用火开始，化学科学就一直伴随至今。

央视推出的纪录片《影响世界的中国植物》用震撼而温暖的镜头语言，呈现了21科28种中国植物的生命旅程[2]。在植物的不断演变过程中，人类经过不断尝试和实践，发现了植物的许多用途，造福于人类。这是中华民族五千年文明中蕴含的化学科学文化底蕴。本文对《影响世界的中国植物》中蕴含的化学知识和教学价值进行初步分析，丰富教师教学素材、拓展学生知识视野。

1 《影响世界的中国植物》中蕴含的化学知识

1)植物的光合作用——化学变化

在第一集《植物天堂》中“约35亿年前，第一次光合作用产生。一种名叫蓝藻的真核生物利用二氧化碳、水和阳光，制造生命所需的能量，同时释放出氧气”。蓝藻利用二氧化碳、水和阳光进行反应，产生能量和氧气，生成反应前没有的物质，即生成新物质。其中体现的化学知识是人教版九年级上册《第一单元 走进化学世界》“课题1 物质的变化和性质”中的物质的化学变化。物质化学变化的特征：有新物质的生成。

在第二集《水稻》中“准备启程的稻苗，被泡在水中抓紧时间补充水分，这对她们至关重要。此时的叶片还不知道，自己的根已经离开了水源，依然在进行着光合作用，生产着葡萄糖，也在持续消耗着水分”。水稻部分的知识可与人教版九年级下册《第十二单元 化学与生活》“课题1 人类重要的营养物质”和人教版高中必修2《第七章 有机化合物》“第四节 基本营养物质”中糖类的知识及其常见营养物质的化学式及化学反应相关联。主要存在于植物种子或块茎中的淀粉属于糖类，淀粉(化学式为(C6H10O5)n)进入人体后在酶的催化作用下水解葡萄糖(化学式为C6H12O6)。葡萄糖是人体需求的重要营养物质，淀粉水解的化学方程式为：

(C6H10O5)n+n(H2O) →n(C6H12O6)。

2)古代的工艺流程——富阳竹纸

在第四集《竹子》中，“京都状元富阳纸，十件元书考进士，其中富阳纸是指竹纸，元书纸是富阳竹纸中最具有代表性的一种”。古代制作工艺主要分为两大流程：制浆和造纸。

制浆流程：取嫩毛竹→砍断成截(约 2 m)→去青→敲打至散烂→成捆清水浸泡→砍小成捆，石灰浸泡→清水煮沸(3～5 d)→清水冲洗干净→淋童子尿发酵→浸泡冲洗→捣碎成细末→清水溶解均匀制成浆液

造纸流程：抄纸→压纸→烘纸(约 40 ℃)

以上操作可以提炼的化学知识有：① 中学化学的实验操作步骤：准备试剂、药品(取竹、成截)，除去部分杂质(去青、清水冲洗、石灰浸泡)，有效物质的脱离(敲打至散烂、煮沸)，增大物质的有效接触面积(捣成细末)；② 石灰浸泡：利用中和反应原理，除去竹子中的酸性物质；③ 竹子长度、浸泡时间、控制温度等，都是控制变量条件，即控制反应发生的条件。

可以将竹纸制造工艺流程设计成趣味小实验，请学生在课外活动时间自由组队进行，一方面加深学生对基础知识的理解，培养学生实验操作技能和团队协作能力；另一方面可以让学生体验生活中化学的乐趣，感受化学在人类发展过程中的重要作用，领略非物质文化遗产的魅力。

3)催熟剂乙烯和乙烯利

在第六集《水果》中介绍了“庞大的柑橘家族”“猕猴桃的出国史”“苹果保卫战”“桃子的祖先光核桃”等。其中，在猕猴桃的出国史中介绍了因保质期较短和生长环境受限等问题，使得口感美味的猕猴桃很长一段时间无法以鲜果的形式踏出国门，只能以种子或幼苗形式漂洋过海。不止猕猴桃，很多瓜果蔬菜也很容易变质腐烂，不易存储。为了解决较长时间的保存新鲜果蔬的问题，人工合成了催熟剂(乙烯利)，延长了果蔬的保鲜时间，不仅可以减少浪费、促进经济发展，而且也有利于人民的健康生活。例如，在猕猴桃未成熟时进行采摘，然后喷洒少许乙烯利，让鲜果在长途运输或储存过程中慢慢成熟，使保鲜时间延长。乙烯利通用名为2-氯乙基膦酸，其在pH<3.5的水溶液中极为稳定，在pH>4时分解释放乙烯[3]。乙烯利的催熟机理就是在pH>4的溶液中释放乙烯，再由乙烯进行催熟。

果蔬的保鲜部分涉及的知识是高中化学必修2《第七章 有机化合物》中“第二节 乙烯与有机高分子材料”，可作为拓展知识为学生进行讲解。在学生知道乙烯除了是一种特别重要的化工原料外，还是一种果蔬催熟剂。由于乙烯是气体，很难在果蔬的成长过程得以应用，通过合成乙烯利、乙烯硅和脱叶膦等乙烯释放剂，便可以较长时间的保存果蔬。这些知识的学习，可以帮助学生将枯燥的化学物质与生活联系起来，在丰富知识的同时也可以增加学生的专业自豪感。

4)卤水点豆腐——胶体聚沉与电解质

在第七集《大豆》中主要讲解大豆从其祖先“野大豆”发展变化的过程。大豆富含人体所需多种营养成分，大豆的品种繁多，烹调方法简单多样，深受人们喜爱。一提大豆，就会联想到豆腐。一般制作豆腐常用黄豆，因其富含丰富蛋白质。豆腐制作过程简便、成本低廉、耗时短、口感好等优点，是一种历史悠久、营养丰富、最受欢迎的食材之一。

豆腐的工艺流程如下：取适量黄豆,清洗干净，用清水浸泡一夜，次日用石磨研磨2～3次;用桶或盆收集浆液，用纱布过滤，除去杂质，得到豆浆;入锅煮沸后加入卤水搅拌，放入模具挤压成型，得到豆腐。豆腐制作过程包含过滤、蛋白质变性、胶体聚沉和电解质等中学化学知识。研磨之后用纱布过滤，将可溶性杂质与不溶性杂质分离；将豆浆煮沸，是通过加热使豆浆中的蛋白质发生热变性的过程，该过程可以消除豆浆中的抗营养成分，同时起到杀菌、减轻异味、提高营养价值和延长产品保鲜期的作用；豆浆属于胶体，加入卤水，豆腐成型，其原理是卤水的主要成分氯化镁、硫酸钙等电解质，在水里会水解成正离子和负离子，电解质的水解过程是夺取蛋白质的水膜的过程，导致溶解蛋白质的水量减少，同时正负离子可以中和胶体微粒表面吸附的离子电荷，使蛋白质分子凝聚起来形成豆腐。

在学习到人教版九年级上册《第四单元 自然界的水》中“课题2 水的净化”涉及的过滤操作、高中化学必修第一册《第一章 物质及其变化》中“第一节 物质的分类及转化”涉及的胶体知识、“第二节 离子反应”涉及的电解质知识点时，教师可以列举豆腐的制作过程，将理论与实际结合，加深学生对知识点的印象，帮助学生理解重点难点，做到活学活用。

5)黄花蒿中提取青蒿素——萃取与蒸馏

在第八集《本草》中，讲解到非洲东南部的一个岛屿国家——马达加斯加，正遭受着疟疾的折磨。脏乱的生活环境为疟原虫提供生存条件，长期脏乱的生活条件使这个美丽的岛屿国家成为疟原虫肆虐的地方，加之医疗水平落后、医资力量不足，使得疟疾在当地传播很快，当地人饱受疟疾折磨。疟疾主要是通过蚊虫叮咬把细菌带入人体或饮用水不干净而导致的。一种植物成了抵抗疟疾的关键——学名黄花蒿。黄花蒿里一种名为青蒿素的成分是治疗和预防疟疾的主要物质。由于从黄花蒿里提取青蒿素的产量不高，提取成为一大难题，但在屠呦呦团队经历长达三年的不断努力攻克下，上百上千次的反复实验后，发现通过控制温度在 60 ℃ 以下，用乙醚中性提取物提取青蒿素高效无毒。其原理是利用“相似相溶”原理和“萃取”原理，青蒿素易溶于乙醇、乙酸和乙醚等有机化合物，用乙醚溶解后再通过蒸馏操作(乙醚沸点低于青蒿素)，就可得到青蒿素。

在学习到人教版高中化学选择性必修3《有机化学基础》第一章第二节“研究有机化合物的一般方法”的“萃取与蒸馏”时，教师可把青蒿素的提取以及屠呦呦的事迹讲给学生，一方面可扩展学生的知识视野，加深学生对知识的印象；另一方面可潜移默化影响学生对化学实验，科研工作的认真、负责、耐心、憧憬向往的情感，培养国家优秀科研工作者。

6)牵牛花的变色原理——酸碱指示剂变色原理

第十集《花卉》中“花，撬动人们的审美，传递人们的情感，点亮人们的视野”。花是大自然的色彩精灵，点缀世界，妙不可言。牵牛花是一种旋花科牵牛属植物，俗称喇叭花，喜阳耐阴、春夏季开花、花色多，具有观赏价值和药用价值，然而牵牛花的变色特性令人百思不解。经过长期的调查研究发现，牵牛花中含有一种花青素，这种花青素遇酸变红，遇碱变蓝，即牵牛花变色的原理[4]。

该原理可以通过一个简易小实验进行验证：取三只同样规格的小试管，分别编号1-3号，依次向三支试管中加入等体积的蒸馏水、氢氧化钠溶液和盐酸溶液，三只试管均为无色透明，然后向三只试管中滴加4至5滴研磨的牵牛花酒精浸出液，可观察到1号试管显深紫色(牵牛花的本色)、2号试管显蓝紫色、3号试管变为红紫色。

此实验可用来解释“牵牛花变色的原因”：早晨，牵牛花的生理活动增强，呼吸作用强于光合作用，产生的二氧化碳在细胞液中形成碳酸，pH值减小，花青素遇酸变红，因此花的颜色为红色。上午从7点到10点花朵的生理活动不断增强，光合作用强于呼吸作用，细胞液中碳酸的积累减少，pH值增大，花青素颜色加深，花的颜色亦加深[5]。

此部分知识涉及人教版九年级下册《第十单元 酸和碱》中“课题1 常见的酸和碱”中酸碱指示剂的作用，在讲解相关知识时，可以通过牵牛花的变色原因进行导入，由生活小常识过渡到学习、理解酸碱指示剂原理，可实现情境教学。

2 在中学化学中的教学价值分析

1)拓展学生知识视野

在《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中，提出培养学生德智体美劳全面发展[6]。这就需要拓展学生的知识视野，将化学知识融入生活，将理论与实际结合，深入理解化学知识原理，为学好化学打下坚实基础。

一部好的纪录片可以拓展学生的知识视野，丰富学生的情感认知。《影响世界的中国植物》用讲小故事的方法，从多角度、多方面介绍植物。从化学工艺的角度介绍竹子，让学生知道竹子不仅可以观赏、做家具，还可以造纸，因为竹子中富含竹纤维，可用来做竹纸，让学生从物理作用的角度转变到化学作用角度。从化学药物学的角度介绍植物，如青蒿素治疟疾、银杏叶中的有效化学成分入药，石斛的茎入药，可提高免疫力，治病养生。古代石斛还被称为还魂草，联系古今让学生了解常见植物药物化学作用，拓展药物化学知识，引起学生的探知欲和求知欲，为培养药物学人才做铺垫。从生活的角度，介绍人工合成催熟剂乙烯利源于生活需求，酸碱指示剂源于实验偶然，植物光合作用中的化学变化源于生命的进化，让学生在了解丰富植物知识的同时还认识到化学知识的魅力。让学生的思维跳出课本维度，知道化学源于生活的方方面面，拓展学生知识视野，激励学生把化学知识带入生活的海洋遨游。

2)促进化学知识的迁移

化学知识的迁移是指，将原有的知识经验、方法、技能、态度等方面运用到新的类似场景中进行学习。促进化学知识的正迁移有助于学生能更好、更快地理解和学习化学知识，借助植物生长习性研究化学发展，有助于促进学生学习化学知识的正迁移。例如：学生在学习人教版九年级上册化学《第十单元 酸和碱》中“课题1 常见的酸和碱”知识点：酸、碱与指示剂的作用时，可把牵牛花的变色原因作为问题向学生提出，引导学生思考；再将牵牛花的变色原因与酸碱指示剂变色原理相结合进行说明，将自然变化与化学知识结合，将已有的知识经验正迁移到现学的知识上，从而能帮助学生更好地理解与学习化学这门神奇的学科，培养学生对学习化学的兴趣。

3)培养学生学习化学的方法

《中国学生发展核心素养》指出，自主发展主要表现在学会学习[7]。因此，教师不仅要教会学生知识，还要教会学生方法。不同的知识有不同的学习方法，如学习实验操作技能，需要动手反复熟练操作；学习理论知识，主要靠背与理解；而学习实验时则需要将前面两种融合学习，在理论的基础上实践。化学是实验科学，是理论加实践或实践加理论，通过实验可以培养学生的动手能力，科学思维能力和对理论知识的验证和理解能力。

例如：在学习过滤操作时，教师可用豆腐的制作过程进行导入及讲解。第一步，准备实验仪器及药品试剂(准备制作豆腐的材料及用具)；第二步，组装仪器，制作滤纸(将豆子研磨)；第三步，开始实验过滤物质(加入盐卤)；第四步，等待过滤时间，得到过滤溶液(等待胶体聚成，豆腐成型)。教师从生活出发，联系实际，让学生知道化学就在生活中，启发学生细心观察生活，发现化学，从而培养适合学生个人学习化学的方法。

4)培养学生树立正确的化学价值观

化学课程三维目标中“情感态度与价值观”要求，树立正确的化学价值观，可有效帮助学生正确认识化学产品，正确了解化学、理解化学、应用化学[8]。近年来，“三鹿奶粉事件、瘦肉精、苏丹红鸭蛋、毒大米”等事件影响着人们对化学产品的正确认识，特别是一提到食品添加剂如保鲜剂、防腐剂、催熟剂等敏感字眼，都不敢食用相关产品。在这些化学负面信息的影响之下，培养学生树立正确的化学价值观显得尤为重要。例如：教师在讲授乙烯知识点时，可把乙烯的催熟剂作用作为拓展知识或转变成小故事“保鲜香蕉催熟剂”进行课题导入，让学生正确理解化学，真正了解化学产品本质，不能仅仅通过表面来认识化学，要透过现象看化学本质，要树立正确的化学价值观，应用化学知识为社会主义建设服务。

5)培养学生发展核心素养

所谓“学生发展核心素养”主要是指学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展所需的必备品格和关键能力[7]。《影响世界的中国植物》从植物的多个方面进行综合介绍，知识涉及面广，讲解幽默风趣，易理解接受。从植物的由来，到植物的生长环境、种类、区域分布、食用、药用、观赏价值、风土人情等多方面进行介绍，涉及生物学、化学、药学、植物学等多类学科综合分散运用，非常适合用于培养中国学生发展核心素养。建议教师可推荐学生观看或在课外活动时间与学生一起观看，并探讨相关人文化学科学问题。展现形式可多种多样，如提问题、角色扮演、讲故事、取其中一个实例演变趣味小实验等等。例如，讲故事：“竹子的前世今生”古时竹子常被用来制作家具、玩具、装饰品以及观赏等，并且竹子可以用来制作纸。名竹纸，根据产地不同分为四川夹江竹纸、福建玉扣纸、浙江富阳竹纸和黄岩竹纸等，都属于国家非物质文化遗产，但却不能大规模造竹纸，这是因为竹纸的制造需要消耗大量竹子，且产量低、制作工艺流程复杂、成本高。在保护非物质文化遗产的同时，也要引导学生从保护环境、利用废物或生物质材料方面考虑造纸，培养节约意识和资源保护意识等，这些都是学生发展核心素养的内容之一。

6)增强学生爱国信念

《影响世界的中国植物》第八集《本草》中从化学药物学的角度，向我们正面展示化学的力量。2015年诺贝尔医学奖获得者——屠呦呦，发现了青蒿素可治疟疾，使无数人远离病痛的折磨。屠呦呦在年仅16岁时就立志学医，在治疗肺结核的过程中，她对医药学产生浓厚兴趣，1951年考上北京大学医学院药学系后，正式开始她的医学生涯。1969年1月21日，屠呦呦被任命为研究防治疟疾新药课题组组长，当时屠呦呦说：“国家需要我做什么，我就应该努力去做好什么，国家需要就是我努力的方向”，凭借扎实的基础与多年的工作经验，她的工作效率很高。在1971年，翻阅晋代葛洪的《肘后备急方》的她注意到古人采用青蒿治疟疾的方法与现今采用的方法不一样，这使她茅塞顿开，开始尝试新的提取方法，终于在当年10月4日找到低温“青蒿乙醚中性提取物”。在动物的临床实验中个别动物有副作用，因此引起许多争议，此时屠呦呦向组织申请以身试药，临床观察并未发现明显副作用。是什么使屠呦呦在一个个日夜里埋头独自奋战？是什么使屠呦呦敢用生命去试药？是什么使她坚守那么多年？此时，“国家需要我做什么，我就应该努力去做好什么，国家需要就是我努力的方向”掷地有声。

增强学生的爱国信念是立德树人的目标之一，也是化学学科核心素养的深层价值追求[9]。借助《影响世界的中国植物》中展现的化学文化，引领学生学习化学文史，回顾历史发展中的化学文化：中国四大发明之一的造纸术、影响世界的青蒿素、植物中的本草及植物中延续千年的化学科学技术等。传承千年的化学文化，激起学生与化学文化的情感共鸣，深入感触中华民族五千年的文化底蕴，激发爱国情怀，坚定爱国信念，增强文化自信，增强民族自豪感。

3 结语

《影响世界的中国植物》以生动有趣的讲解方式，从化学药物学角度介绍植物的药用价值，从化学工艺角度介绍植物的工艺价值，用植物的前世今生介绍化学发展史，用纪录短片的形式展示植物与化学发展的历程等等。其蕴含宝贵的人文价值、物质价值，蕴藏丰富的化学知识，可进一步挖掘剖析运用到中学化学课堂，以培养具有化学学科核心素养以及爱国主义精神的社会主义建设者和接班人[8]。